[发明专利]一种TDOA定位系统中采用距离建模的定位方法

摘要

本发明涉及一种TDOA定位系统中采用距离建模的定位方法，TDOA是指两个或多个固定定位站发射的信号到达同一个目标的时间差。在TDOA定位系统中，自身位置未知的目标接收两个固定定位站发射的信号，测量这两个发射信号到达目标的时间差，然后计算出目标到固定定位站的距离差，用距离差进行建模，从而得到目标的当前位置。本发明无需求解距离差方程，可以避免使用和求解非线性方程组，只需求解一个三元一次方程组和一个一元二次方程就可以得到目标的位置坐标，完成定位任务。该方法得到的模型较为简单，计算量小，简化了运算，定位速度快，可以满足更多领域的定位需求。

主权项

一种TDOA定位系统中采用距离建模的定位方法，其特征在于：以固定定位站中的一个为基准站，其它站为参考站，定位步骤如下：步骤1：以基准站的位置中心为原点，建立定位坐标系，定位坐标系的三轴与原来的坐标指向相同且平行；所述基准站在当前坐标系下的坐标值为(0,0,0)，在原坐标系下的坐标为(x0，y0，z0)；步骤2：将所有参考站的坐标以基准站的坐标值变换当前定位坐标系下的坐标；所述其它参考站在当前坐标系下的坐标(xi，yi，zi)，i＝1～N，N为参考站的数目，i为N个参考站中的第i个参考站；第i个参考站在原坐标系下的坐标为(xi+x0，yi+y0，zi+z0)；步骤3：目标接收各个定位站同时发射的信号，测量每一个参考站与基准站之间的到达时间差Δt_i，i＝1～N；步骤4：根据目标到基准站和参考站之间的距离，建立距离模型方程：‑2x_ix‑2y_iy‑2z_iz＝2c·Δt_i·R+(c·Δt_i)²‑(x_i²+y_i²+z_i²)其中：c为光速；R为目标到基准站的距离；(x,y,z)为目标的未知坐标；步骤5：求解距离模型方程，得到(x,y,z)的关于R的表达式；步骤6：将步骤5得到的表达式代入x²+y²+z²＝R²，得到一个R的一元二次方程，求解得到目标到基准站的距离R；步骤7：将R代入目标坐标x、y、z关于R的表达式：‑2x_ix‑2y_iy‑2z_iz＝2c·Δt_i·R+(c·Δt_i)²‑(x_i²+y_i²+z_i²)计算目标的未知坐标(x,y,z)的数值；步骤8：将未知坐标(x,y,z)的数值分别对应加上基准站在原坐标系下的坐标为(x0，y0，z0)，就得到需要定位的目标在原坐标系下的位置坐标(x+x0，y+y0，z+z0)。